DE4227570C1 - Anordnung zum Austreiben leichtflüchtiger Verunreinigungen an Ort und Stelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Austreiben leichtflüchtiger Verunreinigungen aus dem Grundwasser und dem von ihm durchströmten Erdreich durch Erzeugen von Unterdruck in einem bis in den Bereich des verunreinigten Grundwassers getriebenen Brunnenschacht und durch Zulei­ tung eines Gases, insbesondere von Frischluft, in eine durch einen unterhalb des Wasserspiegels im Brunnenschacht angeordneten Düsenkörper begrenzte Luftkammer, mit separa­ ten, durch eine unterhalb des Düsenkörpers angeordnete Trennwandung gegeneinander abgedichteten Brunnenschacht­ bereichen mit wasserdurchlässiger Schachtwandung zur Wasseransaugung aus dem Erdreich und zur Wiedereinleitung des Wassers in das Erdreich, wobei durch die Trennwandung ein wasserführendes Rohr hindurchgeführt ist.

Bei stärkerer Unterdruckbildung in den genannten An­ ordnungen tritt der Fall ein, daß das zugeleitete Gas in so starkem Maße vom Düsenkörper zum Wasserspiegel nach oben steigt, daß beim Austritt des Gases am Wasserspiegel Grundwasser fladenartig abgelöst und mit hochgerissen wird. Das auf den Wasserspiegel zurückfallende Grundwasser erzeugt in der durch den Unterdruck angehobenen Wasser­ säule Druckstöße, die so stark werden können, daß Wasser aus der Reinigungszone in das wasserführende Rohr zurück­ gedrückt wird, anstatt in gewünschter Weise vollständig durch die wasserdurchlässige Schachtwandung in das Erd­ reich auszutreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art für verschiedene Einsatzbedin­ gungen so auszubilden, daß in keinem Fall durch das Rohr in den Reinigungsbereich gefördertes Grundwasser wieder durch das Rohr hindurch zurückfließen kann.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das obere Ende des durch die Trennwandung hindurch­ geführten Rohres eine breite Flanschwandung aufweist, der eine sich über die Rohröffnung und die Flanschwandung erstreckende Platte parallel verschiebbar vorgesetzt ist, die zusammen mit der Flanschwandung einen ringspaltförmi­ gen Strömungskanal für durch das Rohr hochsteigende Flüs­ sigkeit begrenzt. Die Platte wird so angeordnet und kann zu diesem Zweck in ihrem Maximalabstand von der Flansch­ wandung einstellbar sein, daß der beim Strömen der hochge­ förderten Flüssigkeit durch den ringspaltförmigen Strömungskanal auf die Platte ausgeübte dynamische Ansaug­ druck an den im Schacht wirksamen Unterdruck so angepaßt wird, daß die bei dem einwirkenden Unterdruck erzielte Flüssigkeitsströmung gerade nicht ausreicht, um die paral­ lel verschiebbare vorgesetzte Platte gegen die Flanschwan­ dung anzusaugen. Wird dieses Gleichgewichtsverhältnis durch hydraulische Stoßkräfte, die durch hochgeschleuder­ tes und zurückfallendes Grundwasser erzeugt werden, gestört, wird die Platte sofort gegen die Flanschwandung gezogen und verschließt die Rohröffnung, so daß das Grund­ wasser nicht in das Rohr zurückströmen kann und gezwungen bleibt, durch die wasserdurchlässige Schachtwandung in das umgebende Erdreich auszufließen. Die Platte wirkt also als durch Anströmung in eine Schließstellung bewegbares Ventilglied. Sie begünstigt die Aufrechterhaltung des an­ gestrebten Grundwasserkreislaufes durch den Schacht und das den Schacht umgebende Erdreich hindurch.

Die Flanschwandung kann vorteilhafterweise durch den Boden eines Brunnenschacht-Einsatzgehäuses gebildet sein, in dessen Innenraum die parallel verschiebbare, schwingbare Platte gelagert ist und dessen Innenraum nach oben durch die Luftkammer begrenzt ist, durch welche hindurch oder an welcher vorbei aus dem Einsatzgehäuse nach oben führende Flüssigkeitskanäle ausgebildet sind.

Durch die Aufteilung des Rohres in zwei Abschnitte durch eine oberhalb der Trennwandung vorgesehene seitliche Öffnung und die Anordnung von Förderpumpen in den beiden gebildeten Rohrabschnitten kann bei ungünstigen Boden­ bedingungen und langsamer Grundwasserströmung durch das umgebende Erdreich trotzdem ein lebhafter Grundwasser­ umlauf im Reinigungsbereich der Anordnung und damit auch eine sichere Funktionsweise der Ventileinrichtung gewähr­ leistet werden. Es ist dann auch eine Umkehrung des Grundwasserkreislaufes mit Einströmung in den Reinigungs­ bereich des Brunnenschachtes und Wiederaustritt aus dem Sammelbereich des Brunnenschachtes erreichbar.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele einer erfindungs­ gemäß ausgebildeten Anordnung der eingangs genannten Art anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, die jeweils einen schematischen Teillängsschnitt durch einen Brunnenschacht zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Reinigungs­ anordnung;

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Reinigungs­ anordnung;

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform der Reinigungs­ anordnung.

Die drei Figuren zeigen jeweils einen Teil eines in einen Rohrschacht eingebrachten Brunnenrohres 10, das mit Abstand voneinander zwei Abschnitte 10.1 und 10.2 mit flüssigkeitsdurchlässiger Wandung aufweist. Zwischen den beiden flüssigkeitsdurchlässigen Wandungsabschnitten 10.1 und 10.2 des vertikal eingesetzten Brunnenrohres 10 ist das Brunnenrohr durch eine dicht eingesetzte Trennwand 11 in einen oberen Reinigungsbereich 12 und in einen unteren Sammelbereich 13 unterteilt. Auf das obere Ende des Brunnenrohres 10 ist in bekannter, hier nicht darge­ stellter Weise ein Unterdruckerzeuger aufgesetzt, mit welchem in dem oberen freien Bereich 14 des Brunnenrohres ein Unterdruck erzeugt wird, durch welchen innerhalb des Brunnenrohres eine Anhöhung des Grundwasserspiegels 15 erreicht wird.

Innerhalb des Reinigungsbereiches 12 des Brunnenrohres ist unterhalb des normalerweise durch den Unterdruck erhöhten Grundwasserspiegels 15 eine Reinigungsvorrichtung 16 angeordnet. Sie besteht aus einem dosenartigen zylindri­ schen Einsatzgehäuse 17, in dessen Bodenwandung 17.1 eine zentrale Öffnung 18 ausgebildet ist, von der aus sich ein Rohr 19 nach unten erstreckt. Am oberen Ende des Einsatz­ gehäuses 17 ist eine Gaskammer 20 ausgebildet, die nach oben durch die Deckwandung des Einsatzgehäuses begrenzt ist, die als Düsenplatte 21 ausgebildet ist. Die Gaskammer 20 ist über ein zentrales, nach oben und außen geführtes Verbindungsrohr 22 mit einer Gasquelle, beispielsweise auch einfach mit der Außenluft, verbunden. Durch die Gas­ kammer 20 hindurch führen Rohrstutzen 23 nach oben, die eine Verbindung des Innenraumes 34 des Einsatzgehäuses 17 in den oberen Teil des Reinigungsbereiches 12 schaffen, wo konzentrisch zu dem Verbindungsrohr 22 ein Strömungsleit­ ring 24 angeordnet ist. Die Rohrstutzen 23 können im Bereich der Gaskammer 20 Gaseintrittsöffnungen aufweisen, wie bei einer Anordnung nach der DE-PS 38 11 962, in welcher auch Zweck und Wirkungsweise dieser Rohrstutzen beschrieben sind.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist das Rohr 19 ohne Seitenöffnung durch eine passende zentrale Öffnung in der Trennwandung 11 hindurch bis in den Sammelbereich 13 des Brunnenrohres 10 geführt. Zweck der Reinigungsvorrichtung ist es, durch den in dem oberen Brunnenrohrbereich 14 er­ zeugten Unterdruck das in die Gaskammer 20 eingebrachte Gas durch die Düsenplatte 21 hindurch in Form von Gas­ blasen 25 durch das im Reinigungsbereich 12 befindliche kontaminierte Grundwasser hindurchzusaugen, wobei es leichtflüchtige Verunreinigungen aus dem Grundwasser auf­ nimmt. Bei stärkerem Unterdruck im Brunnenbereich 14 wird dabei eine sehr starke Bewegung des Grundwassers im oberen Teil des Reinigungsbereiches 12 hervorgerufen, wobei von den aus der Flüssigkeit austretenden Gasblasen Grundwasser in ganzen Fladen 26 mit hochgerissen werden kann, die dann wieder auf den Wasserspiegel 15 zurückfallen. Durch den Leitring 24 wird eine geordnete Kreisströmung des oberhalb der Düsenplatte 21 stark bewegten Grundwassers erzielt, die das Wasser mehrfach in den Bereich der aufsteigenden Gasblasen 25 bewegt. Insgesamt entsteht durch die aufstei­ genden Gasblasen ein sogenannter Airlift-Effekt, der zur Ausbildung eines Grundwasserkreislaufes durch die das Bohrloch umgebenden Bodenschichten hindurch ausgenutzt wird. Dabei strömt das Grundwasser aus dem Reinigungs­ bereich 12 durch den durchlässigen Wandungsabschnitt 10.1 des Brunnenrohres 10 hindurch nach außen in das umgebende Erdreich, und durch den unteren flüssigkeitsdurchlässigen Wandungsabschnitt 10.2 des Brunnenrohres 10 strömt Grund­ wasser in den Sammelbereich 13 und wird von dort durch das Rohr 19 in das Einsatzgehäuse 17 und von dort durch die Rohrstutzen 23 hindurch nach oben in den Reinigungsbereich 12 nachgezogen.

Um diesen für die Reinigung kontaminierter Böden wichtigen und geordneten Grundwasserkreislauf gegen Störungen zu sichern, ist in dem Einsatzgehäuse 17 der Reinigungs­ vorrichtung 16 oberhalb der Öffnung 18 des Gehäusebodens 17.1 eine Anströmplatte 30 parallel zur Bodenwandung 17.1 verschiebbar angeordnet, die zusammen mit der Bodenwandung 17.1 des Einsatzgehäuses einen ringspaltförmigen Strömungskanal 31 bildet. Die Anströmplatte 30 ist auf schematisch angedeuteten Lagerbolzen 32 geführt, mit welchen auch die maximale Spaltbreite des Strömungskanales 31 einstellbar ist.

Die Spaltbreite des Strömungskanales 31 wird so einge­ stellt, daß bei dem im oberen Brunnenrohrbereich herrschenden Unterdruck und dem dadurch über den Airlift- Effekt ausgelösten Nachströmen von Flüssigkeit über das Rohr 19 und durch den Strömungskanal 31 hindurch die Anströmplatte 30 von der Bodenwandung 17.1 des Einsatz­ gehäuses 17 abgehoben bleibt. Der hydraulische Druck als Summe eines statischen und eines dynamischen Druckanteiles ändert sich in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindig­ keit im Strömungskanal 31. Bei zunehmender Strömungs­ geschwindigkeit nimmt der an der Anströmplatte 30 wirksame Abhebedruck ab, was dazu führt, daß die Anströmplatte 30 gegen die Bodenwandung 17.1 angesaugt wird und das Rohr 19 verschließt. Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Reinigungsvorrichtung wird dieser Verschluß gewünscht und erreicht, wenn das eingestellte Gleichgewicht durch Druck­ stöße gestört wird, die durch auf den Wasserspiegel 15 zurückfallende Wasserfladen 26 ausgelöst werden. Die Anströmplatte 30 verhindert ein durch die Wirkung dieser Druckstöße ansonsten mögliches Zurückdrängen von Grund­ wasser in das Rohr 19 und zwingt dadurch das Grundwasser, den gewünschten Kreislaufweg durch den flüssigkeitsdurch­ lässigen Wandungsabschnitt 10.1 hindurch nach außen in das umgebende Erdreich beizubehalten.

Die Fig. 2 und 3 zeigen gegenüber Fig. 1 abgewandelte Ausführungsbeispiele, die eine Anpassung der Reinigungs­ anordnung an besondere Bedingungen am Einsatzort erlauben. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist das Rohr 19′ ober­ halb der Trennwandung 11 mit dem Reinigungsbereich 12 durch eine seitliche Öffnung verbunden, die die Form eines Ringspaltes 35 hat. Außerdem ist in jedem der beiden durch den Ringspalt 35 gebildeten Abschnitte des Rohres 19′ eine Förderpumpe 36 oder 37 angeordnet. Das Ausführungsbeispiel ist zum Einsatz in Bodenbereichen vorgesehen, bei welchen der Grundwasserzulauf in den unteren Sammelbereich 13 des Brunnenschachtes zu gering ist, um eine gute Wirkungsweise der Anordnung zu gewährleisten. In diesem Fall wird durch die Förderpumpe 36 Grundwasser aus dem unteren Teil des Reinigungsbereiches 12 durch den Ringspalt 35 in das Rohr 19′ angesaugt und nach oben gefördert. Das Wasser aus dem Sammelbereich 13 wird durch die Förderpumpe 37 laufend dazugefördert, so daß ein lebhafter Grundwasserumlauf im Reinigungsbereich 12 aufrechterhalten bleibt. Ein Einweg­ ventil mit einer einstellbar federbelasteten Ventilplatte 41 in einer Durchgangsöffnung 40 der Trennwandung 11 reguliert den im Sammelbereich auftretenden Unterdruck, indem es bei Überschreiten eines eingestellten Unterdruck­ wertes die Öffnung 40 freigibt und eine Verbindung des Sammelbereiches 13 mit dem Reinigungsbereich 12 schafft.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist das Rohr 19′′ aufgetrennt und durch eine Entfernung der beiden Teile eine große Seitenöffnung 35′ in dem Reinigungsbereich 12 geschaffen. Die im oberen Abschnitt des Rohres 19′′ an­ geordnete Förderpumpe 36′ ist zur Wasserförderung nach oben eingestellt, während die im unteren Abschnitt des Rohres 19′ angeordnete Pumpe 37′ zu einer Förderung des Grundwassers nach unten geschaltet ist. Die Anordnung nach Fig. 3 erlaubt eine Umkehrung des in der Umgebung des Brunnenschachtes erzeugten Grundwasser-Kreislaufes. Durch die Saugwirkung der beiden Pumpen 36′ und 37′ wird im Gegensatz zu den Ausführungsformen nach Fig. 1 und 2 das Grundwasser entsprechend den eingetragenen Pfeilen 38 in den Reinigungsbereich 12 eingezogen und dort durch den herrschenden Unterdruck und die Förderpumpe 36′ in Umlauf gehalten. Ein Teil dieses umlaufenden und bereits einer Reinigung unterzogenen Grundwassers und auch ein Anteil von ungereinigtem Grundwasser werden durch die Pumpe 37′ nach unten durch die Trennwandung 11 hindurch in den Sammelbereich 13 gefördert, von wo aus das Grundwasser durch die wasserdurchlässige Schachtwandung in den umge­ benden Bodenbereich ausströmen kann, wie durch Pfeile 39 in Fig. 3 angezeigt ist.

Claims (7)

1. Anordnung zum Austreiben leichtflüchtiger Verunreini­ gungen aus dem Grundwasser und dem von ihm durchström­ ten Erdreich durch Erzeugen von Unterdruck in einem bis in den Bereich des verunreinigten Grundwassers getrie­ benen Brunnenschacht und durch Zuleitung eines Gases, insbesondere von Frischluft, in eine durch einen unter­ halb des Wasserspiegels im Brunnenschacht angeordneten Düsenkörper begrenzte Luftkammer, mit separaten, durch eine unterhalb des Düsenkörpers angeordnete Trenn­ wandung gegeneinander abgedichteten Brunnenschacht­ bereichen mit wasserdurchlässiger Schachtwandung zur Wasseransaugung aus dem Erdreich und zur Wiedereinlei­ tung des Wassers in das Erdreich, wobei durch die Trennwandung ein wasserführendes Rohr hindurchgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende des durch die Trennwandung (11) hindurchgeführten Rohres eine breite Flanschwandung aufweist, der eine sich über die Rohröffnung (18) und die Flanschwandung (Bodenwand 17.1) erstreckende Platte (30) parallel verschiebbar vorgesetzt ist, die zusammen mit der Flanschwandung (17.1) einen ringspaltförmigen Strömungskanal (31) für durch das Rohr (19) hochsteigende Flüssigkeit begrenzt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Maximalabstand der Platte (30) von der Flansch­ wandung (17.1) einstellbar ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Flanschwandung durch den Boden (17.1) eines Brunnenschacht-Einsatzgehäuses (17) gebildet ist, in dessen Innenraum (34) die Platte (30) gelagert ist und dessen Innenraum (34) nach oben durch die Gaskammer (20) begrenzt ist, durch welche hindurch oder an wel­ cher vorbei aus dem Einsatzgehäuse (17) nach oben führende Flüssigkeitskanäle (Rohrstutzen 23) ausge­ bildet sind.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die Trennwandung (11) hindurchgeführte Rohr (19′, 19′′) oberhalb der Trenn­ wandung mindestens eine in den oberen Brunnenschacht­ bereich führende seitliche Öffnung aufweist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rohr (19, 19′, 19′′) eine Förderpumpe angeordnet ist.

6. Anordnung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Förderpumpe oberhalb der seitlichen Öffnung (35, 35′) angeordnet ist.

7. Anordnung nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß eine zusätzliche Förderpumpe mit umschaltbarer Förderrichtung unterhalb der seitlichen Öffnung (35, 35′) in dem Rohr (19′, 19′′) angeordnet ist.